第191章 研发完毕,林浩到来(1/2)
超导热复合材料?SHTC-1?
这个前所未闻的概念,让专家们震惊之余,又让他们感到了一丝无从下手的迷茫。
李明德教授是第一个从震惊中回过神来的。
他深吸一口气,最终还是下定决心,向前迈出一步,语气中带着一丝恳切:“姜厂长,我们……我们愿意接受这个研制任务!您昨天展现出的远见和能力,让我们对您深信不疑。但是,对于这‘超导热复合材料’,我们确实有些陌生,甚至从未在任何资料中见过类似的概念。我们能力不足,还请姜厂长能够解释解释。”
他知道,科研并非盲目摸索。
即便有了最先进的设备,没有理论依据,没有明确的方向,再多的努力也只是白费功夫。
有了李明德带头,其他人也纷纷开口,你一言我一语地表达着心中的疑惑。
“是啊,姜厂长!这‘超导热’,难道是指在极低温度下才能实现的超导现象吗?那在常温下,它的导热性能又能达到什么程度?”高分子材料专家张教授推了推眼镜,眼中充满了求知欲。
“姜厂长,这种复合材料的结构是怎样的?是金属基、陶瓷基还是高分子基?它的热传导机制,与我们已知的材料有何不同?”一位名叫王雷的陶瓷材料专家也问道,他来自龙国科学院(天工材料研究所),在高温陶瓷和复合材料领域有着深厚造诣。
“至少也得有个性能指标吧?比如导热系数要达到多少?密度、强度、耐温范围有什么要求?”赵刚也忍不住插嘴,他虽然被姜晨彻底折服,但作为一名严谨的材料力学研究员,他更关心具体的工程参数。
“这种材料的制备工艺复杂吗?对纯度、晶体结构有什么特殊要求?”另一位来自燕京大学的化学系教授陈芳也问道,她擅长表面科学和材料合成。
专家们的问题如同潮水般涌来,他们不是不愿意科研,而是姜晨提出的SHTC-1确实让他们不知道该如何入手,至少也得有个明确的性能指标和理论方向。
姜晨笑了笑,他自然早就想好了说辞。
他知道,自己成立凤凰新材的目的,其中还有一点就是合理地将系统中的东西提取出来。
如何提取?
当然是靠这群专家们。
只不过自己得在恰当的时机恰当地给予他们恰当的帮助才行。
他走到一块黑板旁,老刘心领神会,立刻给他递上了粉笔。
姜晨接过粉笔,在黑板上行云流水地写起板书来。
他的字迹遒劲有力,每一个公式、每一个图示都清晰明了。
他要做的不是用那些生涩的语言让专家们听起来很高大上。
那样他们是听不懂的。
这一点,姜晨在上大学的时候就深有体会。
一堆专家教授就像是上课的学生一样,围在一起,屏息凝神,听着姜晨的讲解。
他们中,有擅长冶金的李明德,有专攻高分子材料的张教授,有精通陶瓷工艺的王雷,有深谙表面化学的陈芳,还有赵刚这样在材料力学方面颇有建树的年轻才俊。
化学材料是一门复杂的学科,即便是材料研发,下分到小的领域,每个人擅长的也并不相同。
然而,姜晨却仿佛拥有某种魔力,他用所有人都听得懂的话,把这款未来的材料在现在讲了出来,将那些晦涩难懂的理论,化为清晰直观的概念。
“各位专家,请看这里。”姜晨指着黑板上的一个示意图,那是一个由无数微小晶格组成的复杂结构,中间穿插着一些看似随机的“通道”。
“首先,我们来明确一下‘超导热’这个概念。它并非指传统意义上的‘超导’,即零电阻现象,而是指一种在常温甚至高温环境下,能够实现远超现有金属材料热传导效率的复合材料。我们可以将其理解为一种‘热量的高速公路’。”
他顿了顿,目光扫过众人。
所有人仿佛在这一刻都被回炉重造了。
“我们知道,热量在固体中主要通过两种方式传递:电子传导和声子传导。在金属中,自由电子是主要的载体;在非金属中,晶格振动产生的声子是主要的载体。而SHTC-1,将是一种巧妙结合了这两种机制,并进行极致优化的新型复合材料。”
“它的核心设计理念,是构建一种‘定向热传导网络’。”姜晨在黑板上画了一个简化的三维晶格结构图。“我们可以想象,在材料内部,我们通过纳米级甚至原子级的精确控制,构建出无数条‘热传导通道’。这些通道,将由具有极高热导率的碳基纳米结构(例如,高度有序的石墨烯层或碳纳米管阵列)构成,它们就像是无数条微型的高速公路,专门用于传输热量。”
听到“碳基纳米结构”,李明德教授和王雷教授的眼睛都亮了。
他们知道碳材料在导热方面有潜力,但将其“纳米化”并“定向排列”,这超出了他们的认知。
“这些碳基纳米结构,将以特定的晶体取向嵌入到一种新型的金属或陶瓷基体中。”姜晨指着图中的基体部分,“这个基体,我们称之为‘声子阻尼矩阵’。它的作用,是最大限度地抑制声子在非传导方向上的散射和衰减,同时确保与碳基纳米结构之间的完美界面结合,减少热阻。”
他转向李明德教授:“李教授,这部分需要您在冶金和晶体生长方面的深厚经验。我们需要研发一种能够与碳基纳米结构良好润湿、且在高温下不发生剧烈化学反应的合金或陶瓷。它的晶体结构必须高度有序,以确保声子在基体内的传导效率。我们可以考虑定向凝固技术,或者新型粉末冶金工艺,来控制基体的微观结构。”
李明德教授听得连连点头,眼中充满了兴奋。
定向凝固和粉末冶金都是他擅长的领域,但姜晨提出的“声子阻尼矩阵”和“完美界面结合”的概念,为他打开了全新的思路。
姜晨又转向张教授和陈芳教授。
“张教授、陈教授,在复合过程中,界面工程至关重要。碳基纳米结构与基体之间的结合,必须达到原子级的完美。任何微小的空隙或杂质,都会形成热阻,降低整体导热效率。这需要我们研发新型的表面处理技术和界面粘结剂,确保两者之间形成共价键或强金属键。陈教授,您在表面化学方面的经验将是关键,我们需要精确控制界面反应,防止有害相的形成。”
张教授和陈芳教授也陷入了沉思。
界面工程是复合材料领域的难点,姜晨提出的“原子级完美结合”和“共价键/强金属键”的要求,无疑是世界级的挑战,但他们也看到了突破的可能性。
“此外,我们还将引入一种‘内部热虹吸机制’。”姜晨在图上画了一个微小的液滴在通道中流动的示意图。“在材料内部,我们可以设计微米级的封闭毛细管网络,填充具有高汽化潜热的液态金属或相变材料。当局部温度升高时,液态金属会汽化,吸收大量热量,然后蒸汽在压差作用下流向低温区凝结,释放热量,从而实现高效的远距离热量传输。这就像是材料内部自带了一个微型热管系统,能够主动将热量从热点区域快速导出。”
听到这里,所有专家都倒吸一口凉气。
这种“内部热虹吸”的概念,已经超出了他们对传统复合材料的认知,更像是某种主动散热系统。
“这种液态金属或相变材料的选择,以及毛细管网络的构建,将是另一个巨大的挑战。”姜晨继续道,“它需要材料在高温下稳定,不与基体发生反应,且具有良好的流动性和汽化特性。这部分需要我们对流体力学、热力学以及微观结构控制有极深的理解。”
“那么,SHTC-1的性能指标,我初步设想如下:”姜晨拿起粉笔,在黑板上写下几个关键参数。
“导热系数:目标值,常温下达到1000W/(·K)以上,远超纯银(430W/(·K))和纯铜(400W/(·K))。”
此话一出,实验室里再次响起一阵惊呼。
1000W/(·K)?
这简直是闻所未闻的数字!
这意味着SHTC-1的导热能力将是现有最佳金属材料的两倍多!
“密度:低于铝合金(约2.7g/3),目标值在2.0g/3以下。”
“强度:抗拉强度达到高强度钢的水平(约1000MPa以上),同时具备优异的韧性。”
“耐温范围:能够在-50℃至800℃的宽广温度范围内稳定工作,且性能衰减极小。”
“抗氧化性与耐腐蚀性:在高温高湿环境下,具备优异的抗氧化和耐腐蚀能力。”
姜晨放下粉笔,转身看向众人。
“各位,这就是SHTC-1的基本概念、核心原理和初步性能指标。它的研发,将彻底解决我们JL-7A雷达的散热瓶颈,让歼-7D能够真正发挥出其应有的作战能力。同时,它也将为我们未来的航空发动机、高能激光武器、甚至更远的空天飞行器,提供前所未有的热管理解决方案。”
“如果能够成功研制,这将不仅仅是材料学的突破,更是整个龙国工业的巨大飞跃!它将让我们的电子设备更稳定、更强大;让我们的发动机更高效、更耐用;让我们的武器更精准、更致命!它将是龙国军工腾飞的基石!”
实验室里一片寂静,所有专家们都沉浸在姜晨所描绘的宏伟蓝图中。
他们的大脑在飞速运转,消化着这些颠覆性的概念。
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